TH-600 數字胃腸X 線機的組織構成原理及故障分析

丁桂楚

煙臺市煙臺山醫院 （山東 煙臺 264000）

醫用數字胃腸X 線機為醫院常見的影像設備，是對患者進行影像診斷及病案信息交流的一種現代醫學診療手段。因其具有不同于常規X 線機的特征，所以其維修對臨床工程師而言也有全新的技術要求[1]。盡管醫用數字胃腸X 線機具有自檢系統，可以自行檢測故障，使工作便利，但仍需要臨床工程師掌握設備構成、原理及故障的維修方法，因此不僅要求通過理論學習的方式掌握操作原理，同時還需要通過實踐沉淀更多的經驗[2-3]。由于機器內部結構比較復雜，其故障現象呈現多樣性和不確定性，增加了維修難度。一旦出現故障直接影響診療工作的準確性和安全性。隨著數字醫療的不斷發展，醫療設備的維修不再局限于簡單的故障排除，對臨床工程師綜合維修素質的要求也越來越高[4-5]。醫療設備的維修策略應從經驗化故障分析轉變為科學化故障分析[6]。因此，本研究以GE 公司生產的TH-600 數字胃腸X 射線機為例，詳細闡數字胃腸X 線機的組織結構及原理，并運用科學的故障分析法排查故障。

1 數字胃腸X 線機的原理與構造

雖然數字胃腸X 線機的型號眾多，但其結構和工作原理基本一致。數字胃腸X 線機基本工作原理為：通電后，經降壓變壓器供X 線管燈絲加熱，產生自由電子并云集在陰極；當升壓變壓器向X 線管兩極提供高壓電時，陰陽兩極間的電勢差陡增，自由電子收到吸引形成電子束，由陰極向陽極高速行進，撞擊陽極鎢靶原子結構[7]。

數字胃腸X 線機的主機系統以產生X 線的主電路和部件系統為基礎，將其劃分成計算機圖像處理、系統主電路2 個方面[8]。為提升X 線的質量及精確控制X 線的產生和斷開時間，主電路需要提供滿足要求的管電壓、管電流[9]。數字胃腸X 線機的結構見圖1。

圖1 數字胃腸X 線機結構圖

1.1 床體系統

床體系統通過二維的操作方式，即影像系統、床體的傾斜及床板的運動，實現胃腸X 線機的所有功能[10]。床體系統分為旋轉和固定兩部分。

1.2 影像系統

影像系統一般劃分成高分辨率的影像系統、影像輔助系統。其中，高分辨率的影像系統包括影像增強器和攝影系統[11]。

1.2.1 影像增強器

影像增強器（見圖2）的作用是將入射的X 射線轉換為可見光學圖像，并通過膠片或攝像機記錄下來。在一個設計良好的熒光檢測技術圖像鏈中，作為前端檢測器的X 線影像增強器是一個最重要的部分。在第1 階段發生的任何圖像信息的損失或增加的噪聲都是不可逆的，X 線影像增強器的功能與其他部分的功能相比更為重要，是成像質量的決定因素[12]。

圖2 影像增強器

1.2.2 數字成像檢測器

固體成像器件可以進行圖像轉換、信息保存、子掃描視頻信號[13]。其主要包括電荷耦合器件（CCD）、SSPD、平板式數字檢測器。CCD 與其他信號器件的異同之處是以電荷為信號，完成信號電荷的產生、保存、傳輸、檢測。其分為表面溝道電荷耦合器件（SCCD）和體內溝道或埋溝道電荷耦合器件（BCCD）[14]。平板式數字檢測器與基于CCD 的檢測器不同。基于TFT 的平板系統的電荷收集和讀出電子元件緊貼X 線發生交互作用的料層，并能即時轉化為數字影像[15]。平板式數字成像X 線檢測器可分為間接轉換檢測器和直接轉換檢測器。

1.3 X 線發生裝置

X線發生裝置組成結構包括高壓系統、X線球管。其中X 線球管包括陰極燈絲、陽極靶、真空玻璃管等組成部分。高壓系統由高壓發生器和高壓控制臺組成，是整個X 線系統的重要組成部分，其功能分為高壓變壓器（TANK）和驅動部分[16]。如圖3 所示。

圖3 高壓發生器的組成框圖

驅動位置組成結構包括：高頻電路、主逆變回路、控制電路等。其中，高頻逆變器包括直流電源、逆變控制、直流逆變[17]。將直流電壓變換后的高頻電壓輸出為直流逆變。直流逆變類型包括：單端逆變、半橋式逆變、橋式逆變。橋式逆變一般出現在高頻逆變電路，單端逆變、半橋式逆變則作用于燈絲逆變電路[18]。

1.4 計算機系統

計算機系統屬于數字胃腸X 線機的核心組成部分，也被稱作是圖像工作站，控制和管理設備的所有功能，并讀取CCD 的圖像信息，同時對文檔和圖像進行測量、局部放大等操作內容[19]。用戶可以結合診斷要求呈現圖像的畫面，基于DICOM 打印機功能傳達至激光打印機，同時把圖像傳遞至PACS 系統，以此滿足無膠片化管理的需要。

2 TH-600 數字胃腸X 線機常見故障分析

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

打開開關，按下啟動/關閉開關，控制盒自檢和主機自檢未通過。

2.1.2 故障分析

設備故障時，首先，明確故障的類型。常見的設備故障類型分為人為因素故障和設備損壞故障。然后，分析故障出現的原因、故障的特征表現。主要的故障原因包括：使用不恰當、正常性損耗、沒有經常保養、性能調整不當等。故障的特征主要分為突發的和持續的、偶發的和時有時無的、規律性的、漸變的等。

針對此故障中控制盒和主機自檢未通過，首先，運用故障排除法排除人為因素故障，確定是機器損壞故障。然后，根據故障特征分析故障產生的原因，觀察顯示器是否有字符顯示，若沒有則可能是顯示器無電、顯示器損壞、顯示器信號線接觸不良、主板損壞、顯卡損壞引起的；若有則可能是硬盤或系統程序損壞引起的。具體維修流程如圖4 所示。

圖4 故障一維修流程圖

2.1.3 故障處理

依據上述故障分析及維修流程，對此故障進行處理。首先，觀察儀器顯示屏，發現顯示屏有字符顯示，但不顯示Windows NT 界面；然后，嘗試進入CMOS 設定，發現無法進入；最后，重裝系統，儀器恢復正常。故障排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

打開TH-600 數字胃腸X 線機開關，按下啟動/關閉開關，聯機、透視時，顯示器無法顯示實時透視圖像。

2.2.2 故障分析

由于顯示器無法顯示實時透視圖像，因此分析其產生的原因可能有：AEC 電纜未準確連接、視頻同步電纜接觸不良或電纜損壞、視頻采集電纜接觸不良或電纜損壞、FR 電纜接觸不良或插頭插反、PCI 外控制線是否接觸不良等。由于產生這一故障的原因很多，因此需要分級處理，層層排除。

運用故障排除法：（1）確定TH-600 數字胃腸X 線機透視亮度情況和接口板L3 是否閃動，由此可以確定是AEC 電纜未準確連接造成的故障，還是視頻同步電纜接觸不良或電纜損壞造成的故障；（2）切換至NT 界面，運行GRABSETUP，查看透視是否有圖像，由此可以確定故障是DCF 文件保存路徑錯誤還是視頻采集電纜接觸不良損壞；（3）踩透視腳閘時，判斷控制盒是否存在聲音提醒，由此可以確定是FR 電纜接觸不良或插頭插反，還是PCI外控制線接觸不良。具體維修流程如圖5所示。

圖5 故障二維修流程圖

2.2.3 故障處理

依據故障維修流程對此故障進行處理。首先，發現顯示屏透視亮度正常和接口板L3 閃動，隨即切換至NT界面運行GRABSETUP，發現有透視圖象；然后，運行PCITEST，踩透視腳閘，PCITEST 無顯示，且踩透視腳閘時控制盒有聲音；最后，重新插拔PCI 外控制板線和重裝PCI 驅動程序，儀器恢復正常。故障排除。

2.3 故障三

2.3.1 故障現象

打開TH-600 數字胃腸X 線機開關，按下啟動/關閉開關，聯機，曝光采集圖像不正常。

2.3.2 故障分析

根據曝光采集圖像不正常，分析故障原因可能為接口板損壞、FR 電纜接觸不良或插頭插反、X線機故障等。采用分級處理法，層層排除故障。第1 級：按下手閘，觀察X 線機旋轉陽極是否啟動；第2 級：在第1 級的基礎上確定接口板L2 是否閃動以及觀察X 線機是否曝光；第3 級：確定脫機狀態下X 線機曝光是否正常。具體維修流程如圖6 所示。

圖6 故障三維修流程圖

2.3.3 故障處理

依據圖6 維修此故障。首先，按下手閘，發現X 線機旋轉陽極沒有啟動，且接口板L2 無閃動；然后，重新插拔FR 電纜，儀器仍然無反應；最后，更換接口板，儀器恢復正常。故障排除。

3 小結

本研究介紹了數字胃腸X 線機的組織構成及原理，對TH-600 數字胃腸X 線機的常見故障進行了分析，詳細闡述了故障分析流程和檢修方法，并將故障分析繪制成維修流程圖，能夠整體、直觀地反映故障檢修流程，便于理解。作為臨床工程師，需要了解設備的結構設計及工作原理，同時需要抓住故障的表面特征，從電路的原理分析判斷，并熟練運用科學的故障分析法發現問題實質，快速定位并維修，保障臨床醫療設備穩定、安全、高效運行。